FADS1,即脂肪酸去饱和酶1,是一种在脂肪酸代谢中起着关键作用的酶。该基因编码的蛋白质负责将必需脂肪酸如亚油酸转化为亚麻酸和花生四烯酸(ARA),这些长链多不饱和脂肪酸(LC-PUFAs)在人体中具有重要的生理功能,包括调节炎症反应、细胞信号传导和神经发育。
FADS1基因的变异与多种生理和病理过程有关。研究表明,FADS1基因的某些单核苷酸多态性(SNP)与血清中多不饱和脂肪酸的组成有关。例如,有研究发现,FADS1基因的两个SNP(rs174546和rs174537)与青少年血清中棕榈酸和花生四烯酸的水平显著相关,携带这些SNP的个体表现出较低的脂肪酸水平[2]。此外,FADS1基因多态性还与孕妇的体重增加和血浆中ω-3和ω-6脂肪酸的浓度相关。研究显示,FADS1和FADS2基因的多态性与妊娠期体重增加有关,而FADS1基因的SNP(rs174561)和FADS2基因的SNP(rs174575)与血浆中ω-3脂肪酸(如EPA和α-亚麻酸)的浓度呈负相关,而rs174575与ARA和ARA/LA比率的浓度呈正相关[3]。
FADS1在癌症中的作用也逐渐被揭示。研究发现,FADS1在结直肠癌(CRC)中表达上调,并通过调节肠道微生态和花生四烯酸代谢促进肿瘤生长。研究显示,花生四烯酸的喂食通过改变肠道微生态,增加了革兰氏阴性菌的比例,从而促进了CRC肿瘤的生长。FADS1通过高花生四烯酸微环境诱导的革兰氏阴性菌的富集来调节CRC肿瘤生长。革兰氏阴性菌通过TLR4/MYD88信号通路激活CRC细胞中的FADS1-AA轴,将花生四烯酸代谢成前列腺素E2(PGE2),从而促进癌症的发生和发展[1]。此外,FADS1还在膀胱癌中表达上调,并被认为是一个独立的预后生物标志物,其过表达与膀胱癌细胞增殖能力的增强有关[5]。
除了癌症,FADS1基因的多态性还与其他疾病有关。研究发现,FADS1-FADS2基因簇与多囊卵巢综合征(PCOS)的风险相关。研究发现,PCOS患者中FADS2基因的表达下调,且FADS1-FADS2基因簇的变异与PCOS的发病风险相关[4]。此外,FADS1基因的多态性与慢性牙周炎的易感性有关,但研究发现FADS1基因的变异在牙周炎患者和健康对照组之间没有显著差异[6]。
Roux-en-Y胃旁路手术(RYGB)是一种治疗肥胖和相关代谢性疾病的外科手术。研究发现,RYGB手术导致肠道中FADS1基因的表达降低,血浆中α-亚麻酸和EPA的水平下降。这表明RYGB手术可能影响内源性PUFAs的合成,并降低PUFAs的生物利用度。因此,对于接受RYGB手术的肥胖患者,可能需要补充ω-3 PUFAs[7]。
此外,FADS1和FADS2基因的表达与认知功能有关。研究发现,FADS1和FADS2基因在脑组织和血液中的表达对认知功能的维持具有潜在的影响。例如,FADS1在脑组织中表达上调与维持认知功能相关,而FADS1和FADS2在血液中的表达上调也与认知功能的维持相关[8]。
综上所述,FADS1基因在脂肪酸代谢、癌症发生、其他疾病以及认知功能中发挥着重要作用。FADS1基因的多态性、表达水平以及与其他基因和信号通路的相互作用都可能影响其功能和疾病的发生。未来,进一步研究FADS1基因的生物学功能和疾病发生机制,将为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。
参考文献:
1. Xu, Chunjie, Gu, Lei, Hu, Lipeng, Zhang, Xueli, Xu, Qing. 2023. FADS1-arachidonic acid axis enhances arachidonic acid metabolism by altering intestinal microecology in colorectal cancer. In Nature communications, 14, 2042. doi:10.1038/s41467-023-37590-x. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37041160/
2. Metelcová, Tereza, Vaňková, Markéta, Zamrazilová, Hana, Včelák, Josef, Kunešová, Marie. 2021. FADS1 gene polymorphism(s) and fatty acid composition of serum lipids in adolescents. In Lipids, 56, 499-508. doi:10.1002/lipd.12317. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34189740/
3. Santana, Jerusa da Mota, Pereira, Marcos, Carvalho, Gisele Queiroz, Santos, Djanilson Barbosa Dos, Oliveira, Ana Marlucia. 2022. FADS1 and FADS2 Gene Polymorphisms Modulate the Relationship of Omega-3 and Omega-6 Fatty Acid Plasma Concentrations in Gestational Weight Gain: A NISAMI Cohort Study. In Nutrients, 14, . doi:10.3390/nu14051056. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35268031/
4. Tian, Ye, Zhang, Wei, Zhao, Shigang, Zhao, Han, Chen, Zi-Jiang. 2016. FADS1-FADS2 gene cluster confers risk to polycystic ovary syndrome. In Scientific reports, 6, 21195. doi:10.1038/srep21195. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26879377/
5. Jiao, Fangdong, Sun, Hao, Yang, Qingya, Liu, Ming, Chen, Jun. 2020. Identification of FADS1 Through Common Gene Expression Profiles for Predicting Survival in Patients with Bladder Cancer. In Cancer management and research, 12, 8325-8339. doi:10.2147/CMAR.S254316. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32982427/
6. Harris, Johnisha, Rajasekar, Arvina. 2024. Association Between FADS1 Gene Polymorphism (rs174549) and Chronic Periodontitis: A Cross-Sectional Study. In Cureus, 16, e63268. doi:10.7759/cureus.63268. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39070486/
7. Garla, Priscila, Sala, Priscila, Torrinhas, Raquel Susana Matos, Calder, Philip C, Waitzberg, Dan Linetzky. 2018. Reduced intestinal FADS1 gene expression and plasma omega-3 fatty acids following Roux-en-Y gastric bypass. In Clinical nutrition (Edinburgh, Scotland), 38, 1280-1288. doi:10.1016/j.clnu.2018.05.011. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30459098/
8. Wu, Xueyan, Jiang, Lei, Qi, Hongyan, Bi, Yufang, Lu, Jieli. 2024. Brain tissue- and cell type-specific eQTL Mendelian randomization reveals efficacy of FADS1 and FADS2 on cognitive function. In Translational psychiatry, 14, 77. doi:10.1038/s41398-024-02784-4. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38316767/